أنواع حديد زهر

أنواع حديد الزهر

يوجد أنواع مختلفة من حديد الزهر يتم إنتاجها باستخدام تقنيات المعالجة المختلفة،^[١] ومن هذه الأنواع ما يلي:

الحديد الزهر الرمادي

يمتاز حديد الزهر الرمادي (Grey cast iron) ببنية دقيقة من الجرافيت التي تعطيه اللون الرمادي الغامق، يعود تواجد رقائق الجرافيت في تكوينه نتيجة إضافة السيلكون الذي يثبت الكربون على شكل جرافيت بدلًا من كربيد الحديد، يحتوي حديد الزهر الرمادي في تركيبه على 2.5 إلى 4 بالوزن كربون و 1 إلى 3 بالوزن سيليكون، يعد حديد الزهر الرمادي أكثر أنواع حديد الزهر شيوعًا، حيث يتم استخدامه في التطبيقات التي تكون فيها الصلابة عالية، قابلية معالجة، الموصلية الحرارية العالية مثل: الحدافة، المشعبات، أدوات الطهي وغيرها.^[٢]

حديد الزهر الأبيض

يسمى حديد الزهر الأبيض (White cast iron) بهذا الاسم بسبب لونه الأبيض المائل إلى أصفر ويعود ذلك بسبب احتوائه على مركبات الحديد التي تسمى السمنتيت،^[٣] يحتوي حديد الزهر في تركيبه على 1.8 إلى 3.6 بالوزن كربون، 0.5 إلى 1.9 بالوزن سيليكون و 1 إلى 2 بالوزن منجنيز،^[٢] يعتبر حديد الزهر الأبيض قاسي ولكن بنفس الوقت هش، يحتوي على نسبة منخفضة من السيليكون ونقطة انصهار منخفضة حيث يترسب الكربون الموجود في حديد الزهر الأبيض ويشكل جزيئات كبيرة تعمل على زيادة صلابته، يمتاز هذا النوع بفعاليته من حيث التكلفة وبمقاومته للمواد الكاشطة، ويتم استخدامه في قضبان الرافعة وفي الهيكل الداخلي لطواحين الطحن وغيرها.^[٤]

الحديد الزهر القابل للطرق

الحديد الزهر القابل للطرق (Malleable cast iron) هو عبارة عن حديد أبيض يتم إخضاعه للمعالجة الحرارية بحيث يتحول الكبربيد إلى جرافيت ويتشكل هيكل الكبريد على جزيئات كروية غير منتظمة الشكل،^[٤] تصل فترة تسخينه ومعالجته إلى يومين وبعدها يبرد وبعد الانتهاء يمكن ثنيه وتحريكه وفقًا للشكل أو الحجم المطلوب،^[٣] ويكون له خصائص تختلف عن حديد الزهر الرمادي والأبيض، يمتاز بمرونة وليونة جيدة ومتانة ضد الكسر في درجات الحرارة المنخفضة، يتم استخدامه في التركيبات والمعدات الكهربائية، الأدوات اليدوية، الغسالات، المعدات الزراعية، معدات التعدين، وفي أجزاء الماكينة.^[٢]

حديد الجرافيت المضغوط

يحتوي حديد الجرافيت المضغوط (Compacted graphite iron) على هيكل من الجرافيت وخصائص عبارة عن مزيج من حديد الزهر الأبيض والرمادي، يتكون هيكل الميكروكريستالين حول رقائق حادة مترابطة من الجرافيت ويتم استخدام سبائك مثل التيتانيوم لإزالة التكوين الكروي للجرافيت، ويمتاز بقوة شدّ وليونة أعلى من الحديد الرمادي ويمكن تعديل تركيب أو خصائص الميكروكريستالين من خلال المعالجة الحرارية أو من خلال إضافة سبائك مختلفة، يتم استخدامه في إطارات محركات الديزل، وبطانات الأسطوانات، وأسطوانات الفرامل للقطارات، ومشعبات العادم.^[١]

حديد الزهر المرن

يتشكل حديد الزهر المرن (Ductile cast iron) من وجود جرافيت على شكل عُقدّ كروية، ولا يتم إخضاعه للمعالجة الحرارية بل يتشكل نتيجة تركيب كيميائي محدد، يحتوي حديد الزهر المرن في تركيبه على 3.2 إلى 3.6 بالوزن كربون، 2.2 إلى 2.8 بالوزن سيليكون و 1 إلى 2 بالوزن منجنيز وكميات قليلة من المغنيسيوم والفوسفور والكبريت والنحاس، ويعود الشكل الكروي لشوائب الجرافيت نتيجة وجود المغنيسيوم، يمتاز هذا النوع بكونه أكثر مرونة من حديد الزهر الأبيض والرمادي ويتحمل درجات الحرارة العالية، لذا يتم استخدامه في أنابيب البنية التحتية للمياه والصرف الصحي، وفي المكابح والصمامات والمضخات والأجزاء الهيدروليكية وغيرها.^[٢]

حديد الزهر المبرد

يتم إنتاج حديد الزهر المبرد (Chilled cast iron) عن طريق تعديل مركبات الكربون لحديد الزهر الأبيض، حيث عند التبريد الطبيعي على السطح ينتج حديد الزهر الأبيض وعند التبريد البطيء أسفل السطح ينتج الحديد الرمادي لذا عند انخفاض عمق البرودة تزداد صلابة المنطقة المبردة ويزداد محتوى الكربون ويستخدم الكروم بنسبة 1% إلى 4% للتحكم في عمق البرودة وزيادة الصلابة وتحسين مقاومة التآكل ويعمل عمل على استقرار الكربيد ويمنع تكون الجرافيت، وعند إضافة الكروم بنسبة من 12% إلى 35% يضيف مقاومة للتآكل والأكسدة في درجات الحرارة مرتفعة.^[٥]

تعريف حديد الزهر

يمكن تعريف حديد الزهر على أنه سبيكة من الحديد تحتوي على نسبة من 2 إلى 4% كربون، وكمية من السيلكون والمنغنيز وأثار من الشوائب مثل الفسفور والكبريت، يتم تصنيعه عبر تقليص خام الحديد في فرن الصهر، يُصب الحديد السائل بعد الصهر ويُصلب في سبائك تسمى الخنازير ثم يعاد صهر الخنازير مع البقايا وعناصر السبائك في فرن الدست ويتم إعادة صبها في قوالب لإنتاج أنواع مختلفة من المنتجات.^[٦]

المراجع

1. ^ ^{أ ب} The writer (2020), "Introduction to Cast Iron: History, Types, Properties, and Uses", reliance-foundry, Retrieved 14/1/2022. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت ث} matmatch writer (2020), "Cast Iron: Properties, Processing and Applications", matmatch, Retrieved 14/1/2022. Edited.
3. ^ ^{أ ب} monroeengineering WRITER (30/7/2019), "The 4 Types of Cast Iron", monroeengineering, Retrieved 15/1/2022. Edited.
4. ^ ^{أ ب} calmet writer (2020), "Different Types Of Cast Iron", calmet, Retrieved 15/1/2022. Edited.
5. ↑ Ramesh Singh (2020), "Cast iron and cast steel", sciencedirect, Retrieved 15/1/2022.
6. ↑ The Editors of Encyclopaedia Britannica (2020), "cast iron", britannica, Retrieved 15/1/2022. Edited.